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Aug 06, 2023

Mouvements de sol suivis sur le site HS2 avec géogrille instrumentée fibre optique

Un système de détection des mouvements du sol souterrain, combinant géosynthétiques et câbles de détection à fibres optiques, est utilisé sur une coupe High Speed ​​2. Détection précoce des mouvements du sol pour aider à prévenir les dommages

Un système de détection des mouvements du sol souterrain, combinant géosynthétiques et câbles de détection à fibres optiques, est utilisé sur une coupe High Speed ​​2.

La détection précoce des mouvements du sol pour aider à prévenir les dommages causés par les géorisques est devenue de plus en plus importante à mesure que le changement climatique provoque davantage d'événements météorologiques extrêmes.

Cependant, la technologie de détection conventionnelle capable de surveiller de vastes zones avec une résolution spatiale et temporelle suffisamment grande pour fournir une alerte précoce en cas de mouvement du sol sous la surface est limitée.

Une nouvelle géogrille instrumentée à fibre optique, connue sous le nom de Sensorgrid, pourrait offrir une surveillance en temps réel des mouvements au sein des actifs géotechniques.

La solution a été développée par le Cambridge Centre for Smart Infrastructure & Construction (CSIC), Epsimon, spin-off du CSIC et spécialiste de la détection par fibre optique, et le fabricant de géogrilles Huesker.

Sensorgrid a déjà été testé et installé sur une partie du projet High Speed ​​2 (HS2).

Il a été mis en œuvre sur le déblai de Tilehouse Lane, une excavation de 710 m de long et jusqu'à 13 m de profondeur dans la craie le long du tracé HS2. Il relie le viaduc de Colne Valley au portail sud des tunnels de Chiltern, à proximité de l'autoroute M25.

Le maître d'œuvre de cette tranche est Align JV, composé de Bouygues Travaux Publics, Sir Robert McAlpine et Volker Fitzpatrick.

Au cours des travaux d'investigation du terrain et d'excavation, des caractéristiques de dissolution ont été révélées sur le site de coupe.

Dans le cadre de la solution de conception, un matelas renforcé de géogrille est en cours d'installation à la base de la tranchée pour atténuer les vides potentiels sous la dalle de voie.

Il est également devenu évident que pouvoir détecter les mouvements sous le matelas serait crucial pendant la construction, lorsque le site fonctionnerait comme une route de transport, et pendant l'exploitation de la voie ferrée elle-même.

La détection distribuée par fibre optique (DFOS) n'est pas nouvelle pour l'industrie et a déjà été utilisée pour mesurer la contrainte le long de câbles à fibre optique couvrant plusieurs kilomètres sur divers types d'infrastructures. Cependant, les mesures de mouvements de sol reposent sur le couplage mécanique entre ces câbles et le sol, qui ne peut pas toujours être garanti.

Cédric Kechavarzi, responsable des opérations du CSIC, déclare : « Notre domaine de travail s'articule autour de la détection par fibre optique et pour cela nous utilisons de petits câbles de quelques millimètres de diamètre. Bien sûr, si vous les mettez dans le béton, ils adhéreront à celui-ci, et si le béton se dilate ou se contracte, le câble se tendra en conséquence. Mais dans les sols, le câble a beaucoup plus de chances de passer à travers.

"Cela dépendra du type de sol, de la teneur en eau et de la charge des morts-terrains, mais lorsque le câble glisse, seuls les mouvements et les contraintes du sol partiels seront transférés au câble."

Pour relever ce défi, CSIC, Epsimon et Huesker ont développé une solution dans laquelle les câbles de détection de contrainte à fibre optique sont intégrés dans une géogrille pendant la production.

« Les géogrilles sont conçues pour avoir une très bonne interaction avec le sol et maintenir le sol en place. En collaboration avec Huesker, un fabricant allemand de géogrilles, des essais ont été réalisés pour incorporer divers câbles à fibres optiques dans les géogrilles lors de la fabrication", explique Kechavarzi.

« Les géogrilles sont constituées de fils cousus ensemble pour former un maillage, et nous avons ainsi pu simplement remplacer certains fils par des câbles à fibres optiques de rigidité similaire.

"Ce faisant, nous avons développé des géogrilles de détection de déformation de différentes résistances pour lesquelles la densité de mesure peut être ajustée pendant la fabrication en modifiant le nombre de fils remplacés par des câbles de détection."

Xiaomin Xu, associé de recherche au CSIC, ajoute : « Dans le passé, nous essayions de coller manuellement le câble sur des géogrilles extrudées, mais ce n'est pas évolutif. Il y a également eu des essais impliquant l'insertion de câbles dans un géotextile non tissé, qui n'offrirait pas le même niveau de liaison que les coutures.

"L'incorporation de câbles pendant le processus de tricotage suivi du revêtement polymère du Sensorgrid garantit des performances de transfert de contrainte et de détection exceptionnelles."